Los agujeros negros galácticos pueden ser más masivos de lo que pensamos

Las predicciones y observaciones podrían resolver una aparente discrepancia entre gigantes cercanos y lejanos.

Y ahora, algo verdaderamente monstruoso.

Los astrónomos informan de que algunos de los agujeros negros supermasivos más grandes de las galaxias cercanas son al menos el doble de grandes y posiblemente cuatro veces más pesados de lo estimado anteriormente. Los hallazgos proceden de nuevas simulaciones de dos equipos independientes de investigadores, así como de nuevas observaciones de estrellas que orbitan alrededor de un puñado de agujeros negros supermasivos en los centros de galaxias masivas a no más de unos cientos de millones de años luz de la Tierra.

Los resultados, algunos de los cuales se informaron en la reunión del 7 de junio de la Sociedad Astronómica Americana, pueden resolver un viejo misterio sobre la discrepancia entre las masas de agujeros negros gigantes entre galaxias cercanas y lejanas. Los hallazgos también pueden sugerir que los agujeros negros supermasivos, que ya se sabe que crecen de la mano con el abultamiento central de estrellas de la galaxias, puede desempeñar un papel incluso más importante de lo sospechado en el gobierno del crecimiento y el tamaño máximo de las galaxias.

En las simulaciones presentadas en la reunión, Karl Gebhardt de la Universidad de Texas en Austin y Jens Thomas del Instituto Max Planck de Física Extraterrestre Garching, Alemania, usaron un supercomputador para recalcular la masa de los mayores agujeros negros en el universo cercano, los cuales están en el centro de la galaxia M87, a 50 millones de años luz de la Tierra. El estudio del equipo es el primero en incluir la presencia de materia oscura en el cálculo de la masa de un agujero negro gigante. La materia oscura, el material invisible se cree que forma el 85 por ciento de la masa del universo, envuelve cada galaxia en un vasto halo.

Calculando cómo de rápido orbitan las estrellas el centro de la galaxia, los investigadores midieron la masa total de estrellas más la del agujero negro en la región central de la galaxia. Para calcular cuánto del agujero negro en el núcleo de la galaxia contribuye a la masa total, los astrónomos tienen que calcular la cantidad total de masa en las estrellas y restarla del total. No obstante, resulta ser más complicado de lo esperado determinar la masa estelar.

A primera vista, la materia oscura no parecería ser importante en el cálculo de masa estelar del centro galáctico debido a que la materia invisible sería despreciable respecto al núcleo de la galaxia. Pero entra en juego debido al método indirecto que los astrónomos usaron para medir la masa estelar, dijo el equipo.

Los astrónomos calcularon la masa registrando la cantidad visible de luz estelar y usaron una relación, conocida como proporción de masa a luz, para traducir la intensidad de luz estelar en masa estelar. No obstante, los astrónomos sólo consideraros la masa en el centro de la galaxia cuando determinaron esta proporción. Pero muchas de las estrellas residen en las regiones exteriores de la galaxia, donde la materia oscura es la predominante. Por lo que incluir la materia oscura en los cálculos podría proporcionar una proporción de masa a luz más precisa, dijo Gebhardt.

Él y Thomas encontraron que la proporción de masa a luz para las estrellas es aproximadamente la mitad de la vieja estimación.

Usando la proporción revisada, el equipo encontró una masa estelar mucho menor cerca del núcleo y, por tanto, una masa mucho mayor para el agujero negro. El equipo informa que el agujero negro supermasivo en M87 pesa el equivalente a 6400 millones de soles, aproximadamente el doble de la estimación aceptada actualmente.

El recuento de materia oscura “es un efecto que en retrospectiva es obvio”, dijo Gebhardt, y “en algunas galaxias como M87, puede ser muy importante”. Simulaciones no publicadas de otras tres galaxias muestran signos de un incremento similar, apunta. Y observaciones de alta resolución de M87 por parte de Gebhardt y sus colegas usan el Telescopio Géminis Norte en la cima de Mauna Kea en Hawai concuerda con la estimación teórica revisada, dijo.

“Ya era hora de que alguien incluyese el efecto de la materia oscura”, dijo John Kormendy de la Universidad de Texas, que no era miembro del equipo de Gebhardt. La masa revisada estimada, dijo, “tendrá una grata bienvenida en la audiencia”. Esto es debido a que durante más de 25 años ha sido un misterio por qué los quásares lejanos más luminosos están alimentados por agujeros negros que pesan el equivalente a 10 mil millones de masas solares, aunque ningún agujero negro cercano parecía ser tan pesado.

Con la nueva estimación de masa, el agujero negro de M87 está ahora mucho más cerca de encajar con la masa de esos potentes quásares del universo lejano, dijo Avi Loeb del Centro Harvard-Smithsoniano para Astrofísica en Cambridge, Massachusetts..

Otro equipo, incluyendo a Remco van den Bosch de la Universidad de Texas, usó un distinto tipo de análisis que no incluía la materia oscura y también encontró que los agujeros negros supermasivos en los núcleos de las galaxias masivas pueden tener el doble de su peso estimado.

Van den Bosch y sus colaboradores se dieron cuenta de que las galaxias masivas tienden a ser menos redondas, como balones de rugby aplastados, con estrellas en órbitas muy alargadas, que las galaxias más pequeñas. Si se ignoran las verdaderas órbitas de estas estrellas, los astrónomos calcularán una velocidad estelar más lenta y se subestima drásticamente la masa del agujero negro central. En una galaxia masiva, llamada NGC 3379, para la que el equipo realizó el análisis, se estimó que la masa del agujero negro era del doble, según informó el equipo en la red.

“El hecho de que en NGC 3379 la masa del agujero negro haya aumentado no demuestra que esto vaya a ser así en otras galaxias [no redondas] también, pero es muy probable”, dice van den Bosch.

Kormendy sugiere que cuando ambos efectos – la influencia de la materia oscura y la forma no redonda de las galaxias masivas – se combinan, la masa estimada de los agujeros negros gigantes puede cuadruplicarse.

“Sigue atento”, dijo Kormendy. “La historia aún no ha terminado”.

Fuente | Ciencia Kanija